Material multifuncional gera telas coloridas feitas de celulose

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/07/2023

Celulose colorida: O logotipo da universidade impresso em 3D a partir do novo material, que muda de cor quando fica mais quente.
[Imagem: Empa]

Material multifuncional

Um novo material, criado por pesquisadores do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA), parece ser o maioral quando o assunto é a multifuncionalidade.

Ele é elástico, muda de cor, conduz eletricidade, pode ser impresso em 3D e ainda é biodegradável.

Jingjiang Wei começou trabalhando com a hidroxipropilcelulose (HPC), comumente usada como excipiente em produtos farmacêuticos, cosméticos e alimentícios. Quando misturada com água, a HPC forma cristais líquidos que têm uma propriedade notável: Dependendo de sua estrutura - que depende da concentração de HPC, entre outras coisas - eles brilham em cores diferentes, embora eles próprios não tenham cor ou pigmento.

Esse fenômeno é chamado de coloração estrutural, ou cor física, e é comum na natureza, como nas penas de pavão, asas de borboletas e na pele de camaleões. Nesses e em muitos outros casos a coloração brilhante não vem de pigmentos, mas de estruturas microscópicas que dividem a luz do dia (branca) em cores espectrais, refletindo apenas os comprimentos de onda para cores específicas.

No caso da HPC, as cores estruturais mudam não apenas com a concentração do material, mas também com a temperatura. Para explorar melhor essa propriedade, os pesquisadores adicionaram 0,1% em peso de nanotubos de carbono, tornando o líquido eletricamente condutivo.

Além de permitir que a temperatura - e, portanto, a cor dos cristais líquidos - sejam controladas pela aplicação de uma voltagem, o carbono atua como um absorvedor de banda larga, tornando as cores mais profundas.

Como último ingrediente, uma pitada de nanofibras de celulose permitiu tornar o material imprimível em 3D sem afetar a coloração estrutural e a condutividade elétrica.

Segmentos mudam de cor para mostrar os números.
[Imagem: Empa]

Tela de celulose

Os pesquisadores usaram a nova mistura de celulose para imprimir em 3D várias aplicações potenciais para demonstração da nova tecnologia, incluindo um sensor de tensão, que muda de cor em resposta à deformação mecânica, e uma tela simples de sete segmentos.

"Nosso laboratório já desenvolveu diferentes componentes eletrônicos descartáveis à base de celulose, como baterias e sensores. Mas esta é a primeira vez que conseguimos desenvolver uma tela baseada em celulose," disse o professor Xavier Aeby.

A equipe agora pretende explorar aplicações no campo da biomedicina e do controle da qualidade de alimentos, além dos eletrônicos biodegradáveis com que já vinha trabalhando.

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